Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Тёрнер Э. -> "Биосенсоры: основы и приложения" -> 232

Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.

Тёрнер Э., Карубе И., Уилсон Дж. Биосенсоры: основы и приложения — М.: Мир, 1992. — 614 c.
Скачать (прямая ссылка): biosensoriosnoviiprilojeniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 226 227 228 229 230 231 < 232 > 233 234 235 236 237 238 .. 355 >> Следующая

найдена идеально поляризованная граница раздела. Многочисленные сообщения
об иммунохимических
27 1145
418
Глава 26
потенциометрических сенсорах следует считать экспериментальными
артефактами, которые можно объяснить особенностями кинетики процессов на
электродах, т. е. изменением смешанного потенциала на неидеально
поляризованных границах раздела. По мнению авторов [33], представляется
крайне маловероятным, чтобы удалось найти границу раздела с
сопротивлением переносу заряда не менее 107 Ом см2; следовательно,
маловероятно и создание потенциометрического иммунохимического сенсора.
26.8. Газочувствительные полевые транзисторы
26.8.1. Чувствительный к водороду ДЗПТ с палладиевым затвором
Газочувствительный сенсор на основе ПТ впервые был описан Лундстремом и
другими [40]. Этот сенсор был модификацией обычного ДЗПТ, в котором между
стоком и истоком транзистора на поверхность диэлектрика был нанесен
металлический затвор; его главное отличие от других ДЗПТ заключалось в
том, что металлический затвор был изготовлен из палладия, обладающего
каталитической активностью. Переходные металлы, в том числе палладий и
платина, уникальны в двух отношениях: во-первых, они катализируют
разложение молекул водорода до атомов на границе раздела металл-газ, где
образующиеся атомы водорода затем адсорбируются, и, во-вторых, атомы
водорода растворимы в палладии и платине и могут, как это схематично
показано на рис. 26.27, диффундировать от границы раздела металл -газ в
металл затвора. Лундстрем [41], а также Лундсгрем и Седерберг [42]
показали, что часть растворенных в металле затвора атомов водорода
адсорбируется на границе раздела металл-диэлектрик. Индуцированный
адсорбированными атомами водорода дипольный момент вносит свой вклад в
изменение работы выхода металлического затвора. Как показывают уравнения
(26.13) и (26.14), ток стока ДЗПТ зависит от разности работ выхода
металла затвора и полупроводника. Следовательно, изменение работы выхода
металла (платины или палладия) затвора будет индуцировать изменение тока
стока транзистора; таким образом, изменение тока стока оказывается
непосредственно связанным с концентрацией молекул водорода в газе,
окружающем область затвора транзистора.
В присутствии кислорода (или других "окисляющих" газов) адсорбированные
атомы водорода могут вступать в химические реакции; результатом будет
обеднение поверхности атомами водорода (см. рис. 26.27). Поскольку атомы
водорода, адсорбированные на границах раздела металл - диэлектрик и
металл-газ, находятся в равновесии, то введение в систему кислорода
снижает величину потенциала двойного заряженного слоя. Следовательно, Н2-
чувствительные ДЗПТ можно использовать и как чувствительные к кислороду
сенсоры, если парциальное давление водорода поддерживается на постоянном
уровне [41].
Н,
Н.0
Палладий SiOz Кремний
Ня
Hai
На Hai
На + -
Двойной заряженный слой
Рис. 26.27. Схематическое представление механизма чувствительности ДЗПТ с
палладиевым затвором к водороду и кислороду. На- адсорбированные атомы
водорода, Нь- атомы водорода, растворенные в толще палладиевого слоя,
Hai-атомы водорода, адсорбированные на границе раздела металл-диэлектрик
и вносящие вклад в двойной заряженный слой.
Химически чувствительные полевые транзисторы
419
О 10 Z0 30 40 50
Парциальное давление водорода., Па
Рис. 26.28. Отклик ДЗПТ с палладиевым затвором на различную концентрацию
водорода в воздухе. Ко -пороговое напряжение в условиях, когда
палладиевая пленка совершенно свободна от водорода. Температура
транзистора 120°С (по данным [43]).
На рис. 26.28 представлен типичный отклик транзистора со структурой Pd-
МОП на концентрацию водорода в воздухе [43]. Температуру транзистора
поддерживали на уровне 120 °С; только при этом условии обеспечивается
удовлетворительное время отклика сенсора. В работе Лундстрема [41]
сообщалось, что предел обнаружения водорода равен примерно 3-10"5 Па в
инертной атмосфере и 5 -10"4 Па в воздухе. Несколько меньшая
чувствительность сенсора в воздухе объясняется снижением концентрации
адсорбированного водорода в результате взаимодействия с атмосферным
кислородом.
Показано, что ДЗПТ с палладиевым затвором чувствительны и к другим
соединениям, содержащим водород, например к аммиаку и сероводороду [41],
а также к метану и бутану [44]. Считается, что металл затвора
катализирует разложение таких соединений до атомарного водорода и других
веществ. Механизм чувствительности сенсора к таким газам не отличается от
механизма чувствительности к водороду и включает образование двойного
заряженного слоя атомов водорода на границе раздела металл-диэлектрик.
Селективность сенсоров по отношению к водородсодержащим газам является
результатом высокой растворимости водорода в палладии и низкой
растворимости всех других веществ.
Опубликовано несколько сообщений о ДЗПТ с палладиевым затвором,
чувствительным к газообразному монооксиду углерода. Для достижения
Предыдущая << 1 .. 226 227 228 229 230 231 < 232 > 233 234 235 236 237 238 .. 355 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed